基于SPR传感的空间相位调制蛋白质芯片检测方法

无标记蛋白质芯片检测可成为蛋白质组学研究的重要技术平台。将空间相位调制与SPR传感结合,使发生SPR时引起的反射光的相位变化转化为干涉条纹的位置变化,通过分析干涉条纹的位置变化即可获得反射光的相位变化,从而解析出相关生物信息。在构建了空间调制SPR相位检测实验装置的基础上,进行了生理盐水浓度测定以及兔IgG和羊抗兔IgG相互作用检测实验。实验结果表明,NaCl溶液分辨率至少为3×10-5RIU,检测的动态范围达到1.33～1.37,兔IgG与羊抗兔IgG相互作用时引起相位变化12°。这些实验结果表明,该方法适合蛋白质微芯片的检测。

空间相位解析的三相并网逆变器不平衡控制策略

鉴于公共电网常处于三相电压不对称运行状态,本文提出一种基于电网电压矢量空间相位解析的并网逆变器不平衡控制新策略。该控制策略通过捕捉电网电压正、负序重合角解析电压和电流正、负序分量的空间相位关系,直接以不平衡的电网电压矢量进行定向并根据常规比例积分(PI)控制器设计了一种新颖比例离散积分控制器,实现对2倍工频的并网电流有功分量和无功分量的零稳态误差控制,且无需计算并网电流正、负序分量,降低了系统计算负荷。实验结果表明,该控制策略可显著抑制电网电压不平衡工况下脉宽调制(PWM)逆变器直流侧电压2次谐波和并网电流畸变。

空间相位相关的快速视觉目标跟踪方法

在相位相关目标跟踪中,由于响应函数为冲击函数,不能适应目标的变化,且易受噪音和杂波的影响,导致跟踪失败.而均值合成滤波器利用符合期望的相关输出分布,可获得较好的滤波效果.本文考虑跟踪过程中目标的上下文信息,设计与目标空间位置相关的响应函数取代冲击函数,从而获得更为鲁棒的滤波器;利用峰值旁瓣比评估跟踪结果并自适应更新滤波器,适应目标的变化;用快速傅里叶变换进行加速算法,对目标实现快速鲁棒跟踪.实验结果表明,本文方法平均每秒处理50帧图像,在准确度和精确性方面优于当前算法.

大口径波片空间相位延迟量误差研究

波片相位延迟量的常用检测方法只是针对激光光束直径(2 mm左右)的光束测出的平均值,对于大口径波片空间相位延迟量的检测,本文提出基于菲索干涉仪的检测方法,建立了波片的空间相位延迟量误差与干涉图样之间的理论数学模型,理论分析了影响相位延迟量误差主要因素有:光源的光谱宽度、石英晶体的空间折射率分布以及波片的面形误差;利用MATLAB程序编程,进行了数值计算,若要求波片的相位延迟量总误差小于一般波片测试误差1°,则光源的光谱宽度应小于0.2 nm,石英晶体的空间折射率分布误差应小于0.005,面形误差应小于200 nm;实验室搭建菲索干涉仪,选取了口径25.4 mm的石英波片进行测试,测试效果良好,测量精度为0.05°。

干涉空间相位光刻对准方法研究

介绍了一种适合高分辨力接近/接触式光刻的新型纳米级光刻对准方法。简要阐述了该对准方法的基本原理,探讨了应用该对准方法的光学结构设计,提出了照明光路与干涉条纹捕获光路的垂直设计,采用单色非曝光光源远心照明方式并外加补偿光路的结构设计。在软件处理方面,提出采用九点四线曲面拟合面阵CCD细分方法及最小二乘曲线拟合定位方法,实现光刻对准精度的进一步提高。该光刻对准方法能够克服现有对准技术的诸多缺陷,具有纳米级对准精度,能够满足纳米光刻的对准需求。

开放剪切流空间全局动力学与空间相位斑图间的关系

开放流动空间动力学可基于两类全局能量关系式进行研究;而空间相位斑图则可通过互谱空间演化加以测定。全局能量关系式以时间Fourier系数的形式建立流场任意两点间速度脉动能量间的关系,籍此可定义全局意义上的线性、非线性和线性-非线性机制。基于轴对称剪切流、变密度轴对称圆射流以及平面对称剪切流的实验发现:轴对称旋涡结构的配对由线性、线性-非线性机制表征,对应有序空间相位斑图;并且能量可通过线性- 非线性机制在具有相同相速度的扰动间传递。螺旋结构由线性机制表征,对应有序相位斑图。全局自激励振荡由非线性的能量共振表征,对应无序相位斑图。籍此,有序空间相位斑图对应线性和线性-非线性机制;而混沌相位斑图则对应非线性机制。

一种尽可能抑制拉线误差的快速空间相位展开算法

传统的线扫描空间相位展开算法可以实现快速相位展开,但容易受到噪声、离焦等引起的残余误差传播的影响,导致重建结果出错,众多的拉线误差甚至无法重建。由此,提出了一种尽可能抑制拉线误差的快速空间相位展开算法。所提算法在条纹投影轮廓术的基础上,将所获得的截断相位二值化,生成二值化的截断相位序列,规避了相位阈值对条纹级次的影响。此外,对该序列进行前后交叉的多锚点验证,寻找级次跳变点,确认条纹级次图。最后,由条纹级次图和原始的截断相位计算出展开相位和物体深度信息。实验结果表明了该算法的可行性和有效性。同时该算法继承了传统线扫描算法高速相位展开特性,且具有更高的测量精度和抗噪声性能。

提高单帧空间相位检测测量范围和精度的方法

针对非远心结构光投影测量系统中单帧空间相位检测方法(SPD)存在的虚拟光栅频率与条纹载频失配问题,提出了一种新的解调频率获取方法。利用系统标定过程中预先获取的参考光栅在极值处的频率值拟合出频率函数,使得设计的虚拟光栅能与条纹载频更好匹配,将有用的相位信息准确移动到零频位置。此外,利用分段希尔伯特(Hilbert)变换消除了条纹背景对测量的影响,理论将单帧SPD方法的测量范围提高了近2倍;条纹背景信息的消除也放宽了SPD方法对低通滤波器带宽的限制,可提取更多的物面细节信息提高测量精度。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。结果表明,移除条纹背景后,单帧SPD方法重建面形的最大误差减少了近一半。该方法对基于结构光投影的空间快速3D检测具有参考价值。

空间相位调制对光伏孤子传播的影响

利用空间相位调制技术控制高斯光束在光伏晶体中的传播 .数值分析结果表明 ,适当地选择各调制参数 ,可以使光束以类孤子的形式传播 ,或使光束发生自偏转、分束、发散 .还进一步就中心光强。

空间相位调制表面等离子体共振检测蛋白质芯片

蛋白质组学研究需要无标记高通量的检测技术。将空间相位调制与表面等离子体共振传感结合,使生物分子相互作用引起的反射光的相位变化转换成干涉条纹的移动,通过计算条纹的位移可得到相位的变化量,解析出相关的蛋白质相互作用信息。实验结果表明:系统的相位分辨率为0.2°,可检测出质量分数为0.02%的食盐溶液,相当于3×10-5RIU(refractive index unit)的折射率分辨率。适当增加传感芯片上金膜的厚度,可将折射率分辨率提高到2×10-6RIU。兔IgG与羊抗兔IgG相互作用实验又进一步表明:该系统具有实时阵列检测蛋白质相互作用的能力,进一步提高精度并完善后可成为蛋白质组学研究的重要工具。

空间相位调制对强非局域空间光孤子的影响

利用空间相位调制技术和数值分析的方法,讨论了高斯光束在强非局域非线性平板波导中的传输问题,发现只要介质的响应具有对称性,光束就会有相同的演化规律,可控的空间相位调制参数不仅能让光束自偏转还能实现分束,其全新特性在全光开关及分光器上有潜在的应用价值.

非成像外差阵列探测器受空间相位畸变的影响分析

以失配角为例,与相同尺寸的单点探测器比较,理论结合数值计算分析了空间相位畸变对非成像阵列探测器的影响。结果表明,阵列中各单元信号的附加相位将严重影响这种探测方式的性能。因此,就空间相位畸变而言,简单的线性叠加方式不足以克服其影响。根据分析结果指出,若能通过一定方法消除阵列中各单元输出信号的附加相位,即使在空间畸变很严重的情况下,非成像阵列探测器仍然可以大幅提高系统的信噪比。丰富了非成像阵列探测器在外差探测领域的研究,对其应用具有一定的指导意义。

圆阵相位模式空间波束输出的高分辨目标方位估计算法研究

本文推导了均匀圆阵作为接收阵时的相位模式空间，证明圆阵在相位模式空间可以等效为一个虚拟线阵，并把高分辨方位估计算法应用到均匀圆阵相位模式空间虚拟线阵波束输出．计算机仿真结果显示，波束域Root－MUSIC算法应用到虚拟线阵时可以获得良好的解不相关信源的能力，而波束域WSF算法则具有比模式平滑算法更佳的解相干信源性能。

空间域相位调制干涉仪用于微位移测量

本文从波动光学的干涉理论出发，描述了空间域相位调制干涉测量位移的原理。给出干涉仪的系统构成原理。比较空间域相位调制与时间域相位调制的异同点。指出空间域相位调制的特点。提出空间域相位调制干涉仪的两种工作状态，即单条纹和双条纹工作状态。最后给出位移测量结果。

空间域相位调制测长干涉仪的数据处理方法

本文采用最小二乘法对空间域相位调制形成的干涉场的采样数据进行处理，给出测量干涉场特征量（干涉场条纹宽度、初相位等）的数学处理方法，分析测量相位和位移的误差，指出激光束截面强度的非均匀性会给测量带来系统误差，最后提出一种以偶然误差替换这一系统误差的数学物理思想。

基于相位空间相关性分析的PSInSAR技术在地面沉降监测中的研究与实践

PSInSAR技术克服了图像失相干和大气影响等限制因素,扩展了DInSAR在提取大面积微小形变上的应用,但基于亮度离散度和先验形变模型的PSInSAR有一定的局限性。基于相位空间相关性分析的PSInSAR技术通过分析相位各个组分的空间相关性,完成PS的选择和形变信息提取,可以在没有亮散射体的情况下选取PS点和提取各种地表形变信息,且不受先验的形变时间模型限制,可应用于各种形变研究。该文以天津地区地面沉降监测实践为例,描述了该方法的关键技术和工作流程,利用14幅ENVISAT SAR数据,得到了较好的监测结果。

相位空间内的解缠绕相位反演

全波形反演方法是一种数据域高精度反演方法,该方法通过匹配观测数据与模拟数据的地震波形,利用梯度法准确反演地下介质参数的分布情况.由于观测数据普遍缺少低频信息,该方法易受周期跳跃现象影响.特别是当地下存在大尺度强反射界面的构造时,地下介质的反演转化为强非线性问题求解.该情形下,即使观测数据包含充足的低频信息,全波形反演也难以给出准确的反演结果.一般可以通过减弱反演对初始模型参数的依赖性来克服上述问题,具体表现为使用新变量(例如瞬时相位、包络等)代替目标函数中的采样后波场,以增强新目标函数的凸性.但是,对该新目标函数进行反演时,伴随状态方程中存在关于新变量和波场的一个链式微分项,该项保留了反演问题的非线性,导致新的反演方法难以处理包含大尺度构造的强非线性反演问题.此外,基于新变量的反演问题依然在波场空间中计算模型梯度,难以充分利用新变量与模型参数之间的弱非线性关系.因此,本文提出用频率域波动方程的相位形式代替传统的波动方程来消除伴随状态方程中的链式微分项,用解缠绕的相位代替目标函数中采样前波场并在相位空间进行反演.该方法可以最大程度地利用地下介质参数和解缠绕相位之间的弱非线性关系,从而削弱反演的非线性性.由于基于频率域波场计算得到相位有严重的缠绕问题,本文采用基于振幅排序的多聚类算法来对相位进行解缠绕.虽然将介质参数到波场的映射替换为介质参数与解缠绕相位的映射,会导致反演结果的分辨率有所下降,但该方法可以在相位空间恢复介质参数的大尺度低波数分量.Marmousi模型测试证明了该方法的有效性和准确性,针对部分BP模型的测试也证明了该方法处理强非线性问题的能力.

基于视频相位的拉索振动检测

作为斜拉桥的重要受力构件,斜拉索的振动检测对桥梁健康监测具有关键作用.在实验室理想条件下,传统的空间相位振动检测算法能够实现结构振动的高精度测量,然而在实际场景下,环境因素如车辆、风激励以及拉索与地面的角度等会对测量结果造成较大的误差,因此其不适用于实际场景下的拉索振动检测.针对此问题,本文提出了一种基于方向自适应复可控滤波器的拉索振动频率检测算法,用于实现在真实场景下拉索振动的精确测量.首先,利用拉索的直线特性检测拉索位置,并确定拉索主振方向;其次根据拉索的振动方向特性,设计方向自适应复可控滤波器组,对视频的每一帧图像进行分解处理,得到不同尺度同一方向的相位谱和幅度谱,并对拉索边缘区域相位进行增强;最后将每一帧图像处理得到的不同尺度的空间相位进行平均,按时间顺序排列生成相位序列,对提取到的相位序列进行傅里叶变换得到拉索振动主频频率.通过与加速度传感器测量结果比较,证明本文算法鲁棒性较高,能够满足真实场景下桥梁拉索振动测量的应用需求.

二维材料的空间自相位调制研究进展（英文）

当强激光入射二维材料离散体时,透过的激光会出现自衍射环,这是一种空间自相位调制现象,可以用于测试非线性光学参数和实现光开关。现在,关于空间自相位调制现象的机理仍有争论,主要聚焦在是二维材料的非线性折射率主导还是激光的热效应主导。理论的缺失限制了相位调制的维度,只能调控衍射环的半径和竖直方向的失衡。因此,有必要建立一个普适的空间自相位调制理论体系。

基于相位空间在数学模型中应用的研究

在数学模型方程的建立中,微分方程是一个不可或缺的部分,相位空间可以简洁清晰的描述变量与时间之间的复杂变化。将传统的MATLAB软件与算法相结合,在进行计算机绘图时,相位空间为我们提供了一种更直观的空间平面图象的描述方法。